GaIn ‐Induced Polarization Control in PVDF for High‐Efficiency Energy Harvesting and Instantaneous Wireless Sensing

摩擦电效应 材料科学 压电 能量收集 偶极子 工作职能 光电子学 兴奋剂 电压 电荷密度 极化(电化学) 纳米发生器 功率密度 充电控制 纳米技术 开尔文探针力显微镜 电场 驻极体 电流密度 电极 氧化锡 电子 纳米颗粒 密度泛函理论 电介质 静电感应 氧化物 表面电荷 电容 电偶极矩 电容器 电池(电) 表面工程 电荷 无线 静电学 极化密度 压电传感器 电子密度 载流子
作者
Jiaqi Lu,Kaihang Zhang,Dinku Hazarika,Liangquan Xu,Jiatong Yao,Lifeng Xuan,Jun Ni,Jianhui Wu,Jie Li,Rui Wan,Xinyu Cai,Chuanrui Chen,Yongjun Wu,Jikui Luo
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/eem2.70201
摘要

Achieving high‐performance polymer‐based piezoelectric–triboelectric nanogenerators (PTNGs) remains challenging due to the limited electroactive phase content and inefficient dipole alignment in polymer matrices. Although many doped nanoparticles can enhance PTNG performance, the fundamental mechanisms behind these improvements are often unclear. In this work, guided by molecular dynamics (MD) and density functional theory (DFT) simulations, we present a doping strategy using eutectic gallium–indium (GaIn) alloy to construct β‐PVDF‐GaIn composites with markedly improved piezoelectric and triboelectric properties. The simulations reveal that Ga and In atoms preferentially coordinate with fluorine atoms in PVDF, stabilizing all‐trans chain conformations and promoting dipole ordering under an external electric field. Simultaneously, GaIn and its surface oxide layers (Ga 2 O 3 /In 2 O 3 ) function as electron‐trapping centers in the PVDF during triboelectric contact, capturing transferred electrons and enhancing interfacial charge accumulation, which facilitates improved charge retention and enhances the electric output of the device. The resulting β‐PVDF‐GaIn composites exhibit significantly enhanced β‐phase content of 91% and improved piezoelectric and triboelectric outputs. Under optimal conditions, β‐PVDF‐GaIn/PA6 PTNG achieves a peak‐to‐peak voltage output of 1831 V, a current density of 214.3 mA m −2 , a charge density of 254.4 μC m −2 , and a maximum power density of 83.8 W m −2 . Based on this PTNG, we develop a fully self‐powered instantaneous wireless sensing platform, enabling real‐time monitoring of human motions. This study offers insights into the development of high‐performance piezo/triboelectric films and their integration into self‐powered sensing applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
3秒前
KK关注了科研通微信公众号
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
ViVi水泥要干喽完成签到 ,获得积分10
5秒前
Leo发布了新的文献求助10
5秒前
Leo发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
小丑羊完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
海是伏羲完成签到,获得积分10
7秒前
yzl科研爱我完成签到,获得积分10
7秒前
fanlishaa完成签到 ,获得积分10
8秒前
科研通AI6.2应助乐观的石采纳,获得10
8秒前
Leo发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
张茜涵发布了新的文献求助10
9秒前
蔡宇滔发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
科研通AI6.2应助方既白采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
哈哈发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
Leo发布了新的文献求助10
12秒前
Leo发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
huaiyizhi发布了新的文献求助20
12秒前
13秒前
汉堡包应助DMSO采纳,获得10
14秒前
一只发布了新的文献求助30
14秒前
Leo发布了新的文献求助10
14秒前
Leo发布了新的文献求助10
15秒前
Leo发布了新的文献求助30
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Reducing Compassion Fatigue, Secondary Traumatic Stress and Burnout 600
Comparative Elite Sport Development Systems, Structures and Public Policy 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Auslegungsgeschichte 500
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7638018
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9211365
关于积分的说明 19758586
捐赠科研通 7204977
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3275778
关于科研通互助平台的介绍 2437385
邀请新用户注册赠送积分活动 2272936